Was ist das spezifische Gewicht?

Alles, was Sie über das spezifische Gewicht wissen müssen

Das spezifische Gewicht, auch als relative Dichte bekannt, misst die Dichte einer Substanz im Vergleich zur Dichte von Wasser.

Das spezifische Gewicht steht mit der Dichte in Zusammenhang, da beide physikalische Eigenschaften sind, die dabei helfen zu bestimmen, wie „dicht“ ein bestimmtes Material ist. Dabei kann es sich um ein Gas, eine Flüssigkeit oder einen Feststoff handeln.

Spezifisches Gewicht und Dichte werden verwendet, um ein Material zu identifizieren, die Konzentration einer flüssigen Lösung zu bestimmen (z. B. Alkohol oder Zucker in einem Getränk) oder zu prüfen, ob ein Produkt den Spezifikationen entspricht.

Diese Seite behandelt die Grundlagen von spezifischem Gewicht und Dichte.

Neugierig, wie die spezifische Dichte die wahre Dichte eines Materials offenbart?

Die Dichte einer Probe ist definiert als ihre Masse geteilt durch ihr Volumen.
Die Formel für die Dichte:

Das spezifische Gewicht, auch als relative Dichte bekannt, wird verwendet, um die Dichte eines Stoffes im Vergleich zur Dichte von Wasser zu beschreiben. Um das spezifische Gewicht zu berechnen, teilt man die Dichte der Probe durch die Dichte von Wasser.

Die Formel für das spezifische Gewicht:

Was ist der Unterschied zwischen spezifischem Gewicht und Dichte?

Der wichtigste Unterschied zwischen spezifischem Gewicht und Dichte besteht darin, dass das spezifische Gewicht dimensionslos ist, also keine Einheit hat, während die Dichte eine Einheit hat (g/cm3, kg/m3, g/mL, oz/US fl, ...).

Das spezifische Gewicht zeigt Ihnen, ob etwas im Wasser schwimmt oder sinkt. Ein spezifisches Gewicht unter 1 bedeutet, dass die Probe eine geringere Dichte (leichter) als Wasser hat und daher schwimmen wird. Beispielsweise schwimmt ein Öl mit einem spezifischen Gewicht von 0.825 auf Wasser.

Wie lässt sich das spezifische Gewicht in Dichte umrechnen ?

Spezifisches Gewicht des Stoffes = Dichte des Stoffes / Dichte des Wassers

Beispiel (bei 20°C):

Dichte der Probe = 1.3265 g/cm3

Dichte des Wassers = 0.9982 g/cm3

Spezifisches Gewicht der Probe = 1.3265 / 0.9982 = 1.3289

Wie lässt sich die Dichte in spezifisches Gewicht umrechnen?

Dichte des Stoffes = Spezifisches Gewicht des Stoffes x Dichte des Wassers

Beispiel (bei 20°C):

Spezifisches Gewicht der Probe = 1.0627 g/cm3

Dichte des Wassers = 0.9982 g/cm3

Dichte der Probe = 1. 1.0627 x 0.9982 = 1.0608

Die Temperatur einer Probe beeinflusst sowohl die Dichte als auch das spezifische Gewicht. Je höher die Temperatur, desto größer das Volumen und desto geringer die Dichte. Wenn die Temperatur steigt, nimmt das Volumen zu und die Dichte ab. Die Masse des Stoffes verändert sich jedoch mit der Temperatur nicht.

Die auffälligste Ausnahme von dieser Regel ist flüssiges Wasser, das bei 3,98 ºC seine maximale Dichte erreicht; oberhalb dieses Punkts nimmt das Volumen des Wassers zu, und es wird weniger dicht. Das Gegenteil gilt, wenn Wasser abgekühlt wird.

Da das spezifische Gewicht die Dichte der Probe geteilt durch die Dichte von Wasser ist, nehmen beide Dichten bei steigender Temperatur ab, jedoch nicht im gleichen Ausmaß. Der Temperatureffekt ist beim spezifischen Gewicht in der Regel etwas weniger bedeutend als bei der Dichte.

Molekül bei einer bestimmten Temperatur (leichte Bewegungen)	Es handelt sich um dieselben Moleküle, wenn die Temperatur steigt (sie entfernen sich weiter voneinander)	Formel

Welche Instrumente werden zur Messung von spezifischem Gewicht und Dichte verwendet?

Es gibt verschiedene Arten von Instrumenten zur Messung sowohl des spezifischen Gewichts als auch der Dichte:

Aräometer

Ein Aräometer ist ein kostengünstiges Instrument zur Bestimmung des spezifischen Gewichts/der Dichte von Flüssigkeiten. Es besteht aus geblasenem Glas und setzt sich aus einem bauchigen, mit Blei- oder Stahlschrot beschwerten unteren Teil sowie einem langen, schmalen Schaft mit einer Skala zusammen.

Das Aräometer wird in die Probenflüssigkeit eingetaucht, bis es schwimmt. Der Dichtewert wird abgelesen, indem man die Skala dort betrachtet, wo der Flüssigkeitsstand der Probe mit einer Markierung auf der Aräometerskala übereinstimmt.

Die meisten Aräometer messen das spezifische Gewicht von Proben: Vereinfacht gesagt zeigt ein Aräometer dem Benutzer, ob eine Flüssigkeit dichter oder weniger dicht als Wasser ist. Es schwimmt in einer Flüssigkeit mit höherem spezifischem Gewicht, etwa Wasser mit gelöstem Zucker, höher als in einer mit geringerem spezifischem Gewicht, etwa reinem Wasser oder Alkohol.

Bei der Verwendung eines Aräometers hat der Benutzer zwei Möglichkeiten:

Verwenden Sie das Aräometer bei seiner Kalibrier-Temperatur (in der Regel 16 °C oder 20 °C). Je nach Probenvolumen kann es einige Zeit dauern, bis die Probe diese Temperatur erreicht.
Notieren Sie einfach den Messwert bei der Umgebungstemperatur. Sowohl der Messwert als auch der Temperaturwert müssen erfasst werden. Falls erforderlich, kann später ein Korrekturfaktor angewendet werden, um den temperaturkorrigierten Messwert zu erhalten.

Pyknometer

Ein Pyknometer ist in der Regel aus Glas gefertigt und eine Flasche mit vordefiniertem Volumen, die zur Messung des spezifischen Gewichts/der Dichte einer Flüssigkeit verwendet wird. Es kann auch das spezifische Gewicht/die Dichte von Dispersionen, Feststoffen und sogar Gasen bestimmen.

Bei korrekter Anwendung liefern Pyknometer sehr präzise Ergebnisse mit einer Genauigkeit von bis zu 10-5 g/cm3 – dies entspricht der Genauigkeit (Anzahl der Dezimalstellen) der verwendeten Digitalwaage.

Zur Messung der Temperatur wird außerdem ein Thermometer benötigt.
Um genaue Messungen mit dem Pyknometer zu gewährleisten, ist eine Anwenderschulung erforderlich.

Tragbares digitales Dichtemessgerät

Tragbare digitale Dichtemessgeräte werden verwendet, um das spezifische Gewicht/die Dichte von Flüssigkeiten schnell und genau zu bestimmen. Die Bestimmung von Dichte oder spezifischem Gewicht mit digitalen Messgeräten basiert auf zwei Faktoren:

der Schwingung bzw. Vibration eines U-förmigen Glasrohrs (U-Rohr).
dem Zusammenhang zwischen der Masse der Flüssigkeitsprobe und der Schwingungsfrequenz des U-Rohrs.

Das Befüllen des U-Rohrs mit der Probenflüssigkeit beeinflusst seine Schwingungsfrequenz: Durch werkseitige Justierung mit Proben bekannter Dichte kann diese Schwingungsfrequenz direkt mit der Dichte jeder Flüssigkeitsprobe mit einer Genauigkeit von 0.001 g/cm3 oder mit einem spezifischen Gewicht mit einer Genauigkeit von 0.001 korreliert werden.

Handgehaltene digitale Dichtemessgeräte messen die Probe bei Umgebungstemperatur. Wird ein Ergebnis bei einer bestimmten Temperatur benötigt, kann das digitale Dichtemessgerät einen Korrekturfaktor auf das gemessene Ergebnis anwenden, um das Ergebnis auf eine definierte Temperatur zu kompensieren. Jede Messung dauert nur wenige Sekunden, sodass Benutzer schnell zur nächsten Probe übergehen können.

Die gemessene Dichte kann automatisch in andere Einheiten und Konzentrationen für bestimmte Anwendungen umgerechnet werden, z. B. spezifisches Gewicht, API, Alkohol%, °Brix usw.

Digitale Tisch-Dichtemessgeräte

Digitale Tisch-Dichtemessgeräte verwenden die gleiche Technologie wie tragbare digitale Dichtemessgeräte, nämlich die Schwingung eines U-förmigen Glasrohrs (U-Rohr). Darüber hinaus verfügen sie über eine integrierte Peltier-Temperaturregelung, die die Probe auf die ausgewählte Temperatur (z. B. 20 °C) bringt. Die Temperaturregelung kann von 0 °C bis 95 °C reichen. Diese Dichtemessgeräte können eine Genauigkeit von 0.000005 g/m3 für die Dichte oder 0.000005 für das spezifische Gewicht erreichen.

Einige digitale Tisch-Dichtemessgeräte können mit Automatisierungslösungen für Einzel- oder Mehrfachproben verbunden werden, die automatisiertes Probennehmen, Spülen und Trocknen ermöglichen.

Diese Dichtemessgeräte können häufig aufgerüstet werden zu einem dedizierten automatisierten Multiparameter-System, das Dichte, Brechungsindex, pH-Wert, Farbe, Leitfähigkeit und mehr kombiniert, um Zeit zu sparen, die Datenqualität zu erhöhen und jede Veränderung der Proben zwischen einzelnen Analysen zu verhindern.

Ein Vorteil digitaler Dichtemessgeräte mit U-förmigem Glasrohr ist das geringe erforderliche Probenvolumen (typischerweise 1.5 mL), was einen schnelleren Temperaturausgleich der Probe ermöglicht.

Beispiele für spezifisches Gewicht und Dichte einiger Materialien

Substanz	Spezifische Dichte (bei 20°C)	Dichte (bei 20°C)
Dodecan	0.746	0.745 g/cm3
Ammoniak	0.772	0.771 g/cm3
Rohöl	0.791	0.790 g/cm3
Wasser	1.000	0.998 g/cm3
2,4-Dichlortoluol	1.251	1.249 g/cm3
Glycerin	1.261	1.259 g/cm3
1-Bromonaphthalin	1.484	1.481 g/cm3
Quecksilber	13.618	13.593 g/cm3

Bei unterschiedlichen Temperaturen

Substanz	SG (bei 15°C)	Dichte (bei 15°C)	SG (bei 25°C)	Dichte (bei 25°C)
Dodecan	0.753	0.752 g/cm³	0.747	0.745 g/cm³
Wasser	1.000	0.999 g/cm³	1.000	0.997 g/cm³
2,4-Dichlortoluol	1.255	1.254 g/cm³	1.248	1.244 g/cm³
1-Bromonaphthalin	1.487	1.486 g/cm³	1.480	1.476 g/cm³

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FAQ

Wie hoch ist das spezifische Gewicht von Luft?

Das spezifische Gewicht von Luft beträgt bei 20°C und einem Luftdruck von 101,325 kPa (also auf Meereshöhe) 0,00121. Dieser Druck verändert sich mit dem Wetter (niedrigerer Druck bei Regen oder Schnee) und mit der Höhe (in großer Höhe niedriger als auf Meereshöhe). Beispielsweise beträgt der Luftdruck in 440 m Höhe über dem Meeresspiegel (Jahresdurchschnitt) nur 96,12 kPa, und das durchschnittliche spezifische Gewicht der Luft bei 20°C liegt bei 0,00114.

Wie hoch ist das spezifische Gewicht von Wasser?

Das spezifische Gewicht von Wasser beträgt bei 20° 1,00000. Beachten Sie, dass sich die Dichte von Wasser mit der Temperatur ändert. Sie steigt von 0°C auf 4°C (wo sie nahezu 1 beträgt) und sinkt dann von 4°C auf höhere Temperaturen. Das spezifische Gewicht von Wasser ändert sich jedoch nicht mit der Temperatur; es bleibt weiterhin 1,00000.

Warum kann das spezifische Gewicht zur Identifizierung einer Probe verwendet werden?

Spezifisches Gewicht und Dichte können leicht zur Identifizierung einer reinen Probe verwendet werden, da jede Substanz ein einzigartiges spezifisches Gewicht/eine einzigartige Dichte hat. Nach einer Messung kann das spezifische Gewicht/die Dichte der betreffenden Probe nachgeschlagen werden, um festzustellen, womit sie übereinstimmt.

Wie kann Dichte/spezifisches Gewicht zur Bestimmung von Konzentrationen verwendet werden?

Die Menge an gelöstem Stoff in einem Lösungsmittel beeinflusst in der Regel die Dichte und das spezifische Gewicht der entstehenden Lösung. Durch Messung des spezifischen Gewichts einer Reihe von Lösungen mit bekannten, unterschiedlichen Mengen gelösten Stoffes kann eine Umrechnungstabelle oder Formel ermittelt werden, die das spezifische Gewicht mit der Konzentration für eine bestimmte Lösung in Beziehung setzt.

Was sind einige typische Anwendungsbereiche für die Messung des spezifischen Gewichts?

Hier sind einige typische Anwendungen der Messung des spezifischen Gewichts:

Bestimmung des Alkoholgehalts in Spirituosen, Kontrolle des Gärprozesses bei der Wein- und Bierherstellung
Brix-Messung (Zuckergehalt) von Zwischen- und Endprodukten in Lebensmittel- und Getränkeerzeugnissen
Spezifisches Gewicht, Dichte und andere Konzentrationen wie API-Dichte in Schwerölen, Paraffin und Schmierstoffen in der Petrochemie
Spezifisches Gewicht und Dichte in Batteriesäure in der Automobilindustrie sowie in anderen Lösungsmitteln
Säuren und Basen in der chemischen Industrie
Viele Anwendungen in der Pharmaindustrie, wie spezifisches Gewicht in Kosmetika, Körperpflegeprodukten und vieles mehr

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Wie beeinflusst die Temperatur von Proben das spezifische Gewicht und die Dichte?

Molekül bei einer bestimmten Temperatur (leichte Bewegungen)

Es handelt sich um dieselben Moleküle, wenn die Temperatur steigt (sie entfernen sich weiter voneinander)

Formel